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無功補償技術在電氣自動化中的應用研究
無功補償技術是指將無功功率電源安設在用電設備或用戶的變電所位置，使無功功率在電力系統中的流動發生改變，促進電力系統中的電壓水平大幅提高，使網絡損耗大幅減小，同時使配電線路中的成本得到有效節約，從而為電網運行中的安全性、經濟性和穩定性提供保證。下文研究了無功補償技術在電氣自動化中的應用。
摘要：本文主要對無功補償技術在電氣自動化中的應用進行了分析探討。
關鍵詞：無功補償技術;電氣自動化;現狀作用;實際狀況
引言
在最近這些年來，隨著現代化科技的蓬勃發展，以及無功補償技術在實際生活中的應用日趨普及，致使人們對于無功補償技術在電氣自動化中的應用給予了越來越多的關注和重視。無功補償技術，作為新形勢下電氣自動化在解決無功功率、負序、諧波等幾個方面的問題的一門關鍵性技術，能夠在利用電氣自動化及其設備系統中的負荷特點的基礎上，對無功、負序和諧波進行補償，能夠在一定程度上降低電力資源在生產、傳輸過程當中的損耗，并保障電氣自動化系統的正常安全運行，對于推動電氣自動化的革新和發展，有著不可取代的意義。
一、將無功補償技術應用在電氣自動化中的必要性
科學技術與社會經濟的發展促進了電氣自動化的發展與應用。現階段，電氣自動化技術在諸多產業與領域中都得到了廣泛的應用，如變電站、電氣化鐵路高速牽引系統等。然而在電氣自動化技術中還存在一些缺陷，尤其是在單相電力牽引作用下產生的負荷復雜變化問題，在一些特定情況下，會導致電力系統中的諧波及負序大幅增加，造成無功功率大幅提高，不僅會對電力系統運行的安全穩定造成不利影響，還會降低電氣自動化系統資源的利用效率，使系統總體的經濟效益受到較大影響。從總體看來，在電氣自動化應用中，諧波、無功與負序是較為明顯的問題，而這些問題的解決都離不開無功補償技術的應用。
二、無功補償技術的現狀及作用
無功補償技術即以增加電力負載功率的方式來降低線路電能損耗，電氣節能穩定技術是其中最為普遍的一種。
1、無功補償技術現狀
在高新科技與電氣化程度日益普及的今天，為提高功率因數，我們必須降低負序，使之產生科學的濾波通路，避免出現指定諧波。近年來，在國外技術經驗的基礎上，我國也建立了一套自己的標準，同時在治理電氣化鐵道變電所諧波及無功補償方面，建立了多套無功補償應對方案，這樣做就是希望能夠利用基波下的牽引負荷感性無功功率補償，來提高功率因數，降低負序，使之形成合理的濾波通路，抵除指定諧波。
2、電氣自動化發展中應用無功補償技術的作用
科技與經濟共同發展的今天，電氣自動化技術也日益提高。現階段，不少領域及產業中都用到了電氣自動化技術，比如高速電氣化鐵路牽引系統、變電站等。然而，在廣泛運用的同時，高速電氣化技術也出現了一些問題，如無功、負序、諧波、單相電力牽引的負荷變化等。這些問題不僅威脅電力系統的安全性，對降低系統電氣自動化的利用率，對提高系統的整個經濟效益也非常不利。近年來大同電廠機組事故等就是其中一個典型，而無功補償技術對于解決電氣自動化系統非線性問題非常有幫助。
三、目前在電氣自動化中應用的無功補償技術
現階段在國際上普遍使用的無功補償技術核心內容都是對功率因數加以提高，使負序降低，保證濾波通路更為有效，從而將諧波過濾甚至抵消。目前在電氣自動化中使用最多的無功補償技術主要包括以下幾種：
1、單調諧濾波器無功補償技術
在電力系統中，單調諧濾波器包括電抗器或電容器，是常用的無功補償設備。在工作過程中，這一設備可以利用電抗器或電容器對某波段諧波進行有效過濾甚至抵消，從而使設備功率因數得到提高，使其負序降低。
2、有源濾波器的無功補償技術
這一技術是對有源濾波器產生與負載的電路諧波、大小相同、相位相反的負序電流加以利用，對無功電流與諧波進行有效抵消。
3、將電抗器、固定濾波器和電容器共同組合而成的無功補償技術
將電抗器、固定濾波器和電容器共同組合，同時，在降壓變壓器低壓側母線電壓上連接上電抗器或濾波器，對電抗器或濾波器的無功狀態進行改變。在調節時，無載調節通過分解開關實現，通斷控制由晶閘管控制實現。
4、真空斷路器無功補償技術
真空斷路器在運行中需對電容器進行投切，常用技術主要為過零投切技術。在閉合連接點瞬間，電容器產生同流;在涌流形成時，電網及電容器中的電位差相對較高，線路阻抗值提高，當電壓過零時，真空斷路器對電容器進行投切，從而使電容性電流得到有效避免。這一技術雖然投資相對較小，實施起來較為方便，但在具體使用中，常會出現一些問題，如在電力系統運行中，常會出現由于電容器上電壓過高造成的電容器擊穿問題，對相關設備造成破壞。另外，使用中還會對開關壽命造成影響，嚴重時會造成投切難以展開，從而對動態補償質量造成較大影響。
四、無功補償技術在電氣自動化中的實際應用情況
1、無功補償技術在電氣自動化應用中存在的問題
1.1系統諧波對無功補償裝置造成的影響
一方面，在電氣自動化系統整個運行階段，該系統的諧波會縮短無功補償裝置中的電容壽命，增加維護成本。另一方面，在實際應用中，系統本身結構產生的諧波，也會造成設備損壞。
1.2我國無功補償技術發展的局限性
從無功補償技術的發展情況來看，無功補償技術在我國的起步較晚，致使該技術在電氣自動化的應用當中存在很多不完善的方面，主要包括技術層面上的不完善以及設備本身的缺陷兩方面。例如其中的真空斷路器設備，由于其技術的不完善，致使該設備在合閘時產生的高電壓會給動態補償效果帶來不利影響，一定程度上影響了無功補償技術在電氣自動化中的應用。
1.3輸電途中無功補償配置的不合理
在無功電流通過發電廠向高壓變電站傳輸的過程中，由于要經過多個低壓變電站，尤其是遠距離傳輸時，更會導致很多無功電流在傳輸。而且若是變電站采用整組投切的方式補償電容量，不但無法實現負荷轉變的均衡，還會因負荷狀態高，功率因素低，而導致補償產生。此外，在進行倒置傳輸時，對于電網的損耗及其過程中存在的風險也會明顯增大。
2、無功補償技術在電氣自動化應用中的解決措施
2.1加強用戶側的管理力度
通過加強用戶側的節能和管理力度，讓用戶充分意識到無功補償技術在電氣自動化當中的重要性作用，樹立正確對待無功補償技術與電能損耗關系的意識，可以從很大程度上從內部減少傳輸線路中電能的損失。
2.2確定變電站無功補償的實際容量大小
在確定變電站無功補償的實際容量大小時，應該充分認識到各地區實際情況的不同，變電站的調節也存在差別。在此基礎上，采用無功補償技術對變電站的低負荷、變壓器加以無功補償，并借助電力行業的最新工藝、裝置及技術，合理配置補償容量。此外，還需要加強工作人員的技能培訓工作，盡量減少和預防無功回送現象的發生。
2.3有效補償配電網低壓一側的電容器組
在這方面，需要重視無功電流傳輸時流經的變壓器及線路所導致的功率和電能的降低情況，而對于共用變壓器機組負荷較大的，需要考慮是否在配電網低壓一端配置電容器組，實行有效補償。
結束語
隨著技術與經濟的同步發展，無功補償技術在鐵路電氣化、變電站、電廠等領域得到了廣泛運用。但國內的無功補償應用技術還處于發展階段，存在一定的缺陷與不足，因此，我們在應用過程中，必須酌情分析片區實際情況，制定和調整電氣自動化中合理應用無功補償的相關策略及措施，以實現其最高的經濟效益。
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